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隨著包裝機械行業(yè)的發(fā)展，能完成制袋、計量、充填、封 口全自動的包裝機已經(jīng)非常普及，行業(yè)競爭也越來越激 烈〔口。用戶對此類包裝機的綜合性能參數(shù)也提出了更高的 要求，比如對包裝機的穩(wěn)定性、包裝速度、計量精度、物料適 應(yīng)范圍、外觀、安生性等都非常重視。包裝速度直接決定了 客戶單臺設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能，是用戶首要關(guān)注的指標。對于流動性較好，包裝規(guī)格在1 kg以內(nèi)的粉粒類物料，目前 中國間歇式立式包裝機的包裝速度普遍在30?60包/min, 而國外同類產(chǎn)品最高已經(jīng)達到了 100包/min〔2］。新出現(xiàn)的 連續(xù)式多工位包裝機，其速度還要成倍增長⑶。因此從包裝 速度上對比中國包裝機還存在較大差距，對于包裝速度的影 響因素，業(yè)內(nèi)普遍認為與物料特性、計量速度、封口動作快 慢、拉膜響應(yīng)速度有關(guān)⑷，也有人認為與下料管的長度、包裝 膜熱封性能也有關(guān)⑸。這些結(jié)論都是從日常經(jīng)驗和各自的 角度做出的定性判斷，雖有一定道理，但并沒有一個全面而 可指導(dǎo)性的結(jié)論?？赡苁沁^去多側(cè)重于對包裝機結(jié)構(gòu)和功 能上的研究，缺少綜合定量分析，因為影響包裝速度的各因 素是互相制約的。本研究擬通過系統(tǒng)綜合分析的方法，從包 裝機控制和動作時序的角度進行分析，找出影響速度的瓶頸 因素，盡可能地提高整機包裝速度。

1立式包裝機的工作原理及流程

如圖1所示，立式包裝機的工作過程：先裝夾好卷膜，將 片膜穿過一組導(dǎo)輾，引入翻領(lǐng)成型器，通過成型器卷成筒狀 后包裹在下料管外，在卷膜與成型器之間還安裝打碼機、光 標檢測等裝置。成型器前端的縱封塊開始動作對袋筒中封 進行縱向熱合，同時兩橫封塊閉合橫向熱封袋口。

2包裝機的時序動作分析

以橫坐標表示時間，丁為包裝機一個包裝周期，縱坐標 表示包裝機各個動作過程，可以畫出各個動作時序關(guān)系圖。其中八表示橫封正好閉合時刻“2表示橫封開始打 開時刻宀表示走膜開始時刻。根據(jù)包裝機的工作原理，各動作之間存在以下關(guān)系：走膜除了與冷卻可重疊外，一般與 其他動作不能重疊；橫封、縱封、打碼三者相互是獨立的；下 料、切刀、冷卻與橫封的動作聯(lián)系緊密，其中下料、切刀的時 間要在"和A之間，而冷卻開始時間為為好，結(jié)束時間在 L之后即可。在實際包裝機調(diào)試過程中，都可以參照時序圖進行調(diào) 節(jié)，如果動作時間調(diào)試不到位就會造成一些問題。比如若落 料開始時間早于，，表示橫封還未閉合，物料已經(jīng)到達橫封 處，就會出現(xiàn)橫封夾料；若落料結(jié)束時間晚于，2,表示橫封已 經(jīng)打開時，物料還未完全填充結(jié)束，下落中的物料會對還未 完全冷卻黏合的橫封形成沖擊力，使橫封效果變差，也就是 常說的沖包現(xiàn)象。還有包裝膜走膜不暢、冗膜可能是走膜動 作時間與其他動作重疊造成。包裝袋橫向切口效果不好有 可能是切刀時間設(shè)置不對。打碼機打出的印記不正常，可能 是膜未在靜止狀態(tài)時就已打印。

3制約包裝速度的因素分析

在實際應(yīng)用中隨著包裝速度的提高，各動作參數(shù)的調(diào)節(jié) 需要越來越精確，當達到一定的包裝速度后，想再提高就比 較困難了。目前市場上主流的全自動立式包裝機最高穩(wěn)定 速度都在60包/min左右。

是什么因素制約了包裝機的包裝速度呢？從時序圖開 始分析，目前市面上的打碼機打印頻率基本在100次/min 以上，因此首先排除打碼機的限制?？v封與橫封動作可以同 時進行，縱封行程較短，其封合時間比橫封要久，且縱封動作 相對獨立，在實際包裝過程中縱向封口也很少出問題，因此 可以排除縱封為瓶頸的可能性。切刀動作幾乎是瞬時完成 的，因此也可以排除切刀的限制。吹氣冷卻是一種輔助手 段，對時間控制要求并不需要很精確，因此也可以先不考慮。 從實際調(diào)式經(jīng)驗來看，隨著包裝速度的提高，通常會出現(xiàn)夾 料、破包或者橫封封口質(zhì)量差等情況。因此可以將影響速度 因素主要集中在橫封、落料和走膜上。

4提高包裝機速度的方法

從以上分析可以得出，制約包裝機包裝速度的因素主要 有：①橫封塊的閉合與打開時間；②物料下落充填時間； ③走膜時間。加快這三者的響應(yīng)速度，即可提高包裝速度。

1. 橫封塊的運動如果由氣缸驅(qū)動，在滿足包裝要求的 情況下盡量減小氣缸行程，適當增大氣缸進氣量和氣壓，并 選擇響應(yīng)速度更快的電磁控制閥。部分廠家還在橫封上方 加設(shè)包裝袋整形導(dǎo)向板⑹，以避免充填后的成品袋太鼓，在 橫封沒有完全打開之前，成品袋即可通過，因此走膜動作可 以提前開始，縮短了橫封與走膜之間的銜接時間。通過改進 橫封?丨和匕3時間可以控制在0.2 s之內(nèi)。
2. 計量充填機構(gòu)設(shè)計時要使物料避免過于分散，盡可 能集中下落，在橫封封口上方加設(shè)緩沖閘門是個比較有效的 措施⑺，不僅可以使物料集中，還可以減小高速下落的物料 對橫封封口造成的沖擊。改進后填充時間可控制在0.15 s 之內(nèi)。
3. 減小走膜時間的方法：釆用響應(yīng)速度更快的伺服電 機進行控制，同時釆用靈敏度更高的光標傳感器，在滿足走 袋精度要求的前題下，盡量提高電機最高轉(zhuǎn)速值⑹，將走袋 時間控制在0.25 s之內(nèi)。

5結(jié)論

通過改進優(yōu)化，在掌握包裝機的時序動作規(guī)律后，對參 數(shù)進行精確調(diào)節(jié)后，實際橫封、下料、走膜的工作時序圖見 圖7,其大致工作過程為：橫封閉合后物料即送達，當物料大 部分填充到位后，剩余的物料對橫封不會產(chǎn)生太大的沖擊時,此時橫封可提前打開，當橫封打開到一定距離(容許包裝 袋通過)后，開始走膜動作，當走膜還未完全結(jié)束時，下一周 期的橫封閉合動作也可提前開始，只要保證在橫封閉合之前 走膜動作已經(jīng)結(jié)束即可。優(yōu)化后的工作周期T"：T"< 0.20 s+0.20 s+0.25 s+0.15 s = 0.8 s。

優(yōu)化后包裝機最高工作速度可以達到75包/min以上 (原包裝速度最高為60包/min左右)。經(jīng)過實際驗證，設(shè)備 運行穩(wěn)定，封口質(zhì)量良好，產(chǎn)能較原來的包裝機提高20% 以上。

但隨著各動作時間的進一步壓縮，受物理結(jié)構(gòu)的限制, 間歇式包裝機速度已經(jīng)接近極限值，目前市面可以見到同類 包裝機的最高速度為100包/min,速度再提高的空間已經(jīng)非 常有限。而且隨著速度進一步升高，穩(wěn)定性會隨之下降，而 且對機械及電氣元件的性能壽命都會產(chǎn)生影響⑴。

隨著包裝技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)制造水平的提高，新型連 續(xù)式、多工位包裝機已逐漸應(yīng)用，其包裝速度較間歇式包裝 機具有更大的優(yōu)越性，將會取代間歇式包裝機成為未來發(fā)展 的方向口.

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